硅片清洗与制绒


第二章 硅片的清洗与制绒

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硅片的化学清洗
? 硅片表面沾污的杂质

由硅棒、硅锭或硅带所切割的硅片,表面可能沾污的杂 质可归纳为三类: ①油脂、松香、蜡、环氧树脂、聚乙二醇等有机物; ②金属、金属离子及一些无机化合物; ③尘埃及其他颗粒(硅,碳化硅)等。

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硅片的化学清洗
? 超声清洗 颗粒沾污:运用物理方法,可采取机械擦洗或超声 波清洗技术来去除。 超声波清洗时,由于空洞现象,只能去除 ≥ 0.4 μm 颗粒。兆声清洗时,由于0.8Mhz的加速度作用,能 去除 ≥ 0.2 μm 颗粒,即使液温下降到40℃也能得到 与80℃超声清洗去除颗粒的效果,而且又可避免超声洗 硅片产生损伤。

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硅片的化学清洗
? 常用的化学清洗剂 硅片化学清洗的主要目的是针对上述可能存在的硅 片表面杂质进行去除。常用的化学清洗剂有高纯水、有 机溶剂(如甲苯、二甲苯、丙酮、三氯乙烯、四氯化碳 等)、浓酸、强碱以及高纯中性洗涤剂等。

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硅片的化学清洗
? 几种常用化学清洗剂的去污作用

(1)硫酸 热的浓硫酸对有机物有强烈的脱水炭化作用,采用 浓硫酸能有效去除硅片表面有机物; (2)王水 王水具有极强的氧化性、腐蚀性和强酸性,在清洗 中主要利用王水的强氧化性; 王水能溶解金等不活泼金属是由于王水溶液中生成 了氧化能力很强的初生态氯[Cl]和氯化亚硝酰; HNO3+HCl=NOCl+2[Cl]+2H2O

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硅片化学清洗
(3)RCA洗液 (碱性和酸性过氧化氢溶液) RCAⅠ号(碱性过氧化氢溶液),配比如下(体积比): DI H2O:H2O2:NH4OH=5:1:1-5:2:1 RCAⅡ号(酸性过氧化氢溶液),配比如下(体积比): DI H2O:H2O2:HCl=6:1:1-8:2:1 RCA洗液使用方法:75-85oC,清洗时间10-20分钟,清 洗顺序为先Ⅰ号后Ⅱ号。

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硅片化学清洗
? IC行业硅片常规RCA清洗
H2SO4/H2O2 DI Water Rising RCA Ⅱ DI Water Rising RCA Ⅰ DI Water Rising HF/DHF DI Water Rising Dry

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硅片化学清洗
? H2SO4/H2O2

作用:硫酸、过氧化氢溶液通过氧化作用对有机薄膜进行 分解,从而完成有机物去除。清洗过程,金属杂质不能 去除,继续残留在硅片表面或进入氧化层。 溶液配比:H2SO4(98%):H2O2(30%)=2:1-4:1。 清洗方法:将溶液温度加热到100oC以上(130oC),将硅片 置于溶液中,浸泡10-15分钟,浸泡后的硅片先用大量 去离子冲洗,随后采用HF进行清洗。

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硅片化学清洗
? HF和DHF( HF、 H2O2、 H2O的混合液) 作用: 去除硅表面氧化物,清洗后的表面形成Si-H键荷层。 配制方法: 40%HF与去离子水(DI Water)以1:10-1:1000比例 混合。当比例为1:50-1:1000时,溶液又成为DHF。 清洗方法: 室温条件下,将硅片置于酸液中浸泡1至数分钟。

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硅片化学清洗
? RCA Ⅰ

作用: 去除硅片表面有机物薄膜及其他表面杂质和表面粘 附的微粒。 配制方法: DI Water:NH4OH(30%):H2O2(30%)=5:1:1-5:2:1 清洗方法: 把溶液温度控制在70-90oC,将硅片置于溶液中浸泡 10-20分钟。

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硅片化学清洗
? RCA Ⅰ作用机理 作用机理: 有机物薄膜主要是通过H2O2的氧化以及NH4OH的溶解 而得以去除。在高的PH条件下(如10、11),H2O2是很 强的氧化剂,使硅片表面发生氧化,而与此同时, NH4OH则慢慢地溶解所产生的氧化物。正是这种氧化-溶 解,再氧化再溶解过程,RCA Ⅰ洗液逐渐去除硅片表面 的有机薄膜,硅片表面杂质微粒的去除也是基于这种原 理。

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硅片化学清洗
? RCA Ⅰ作用机理 作用机理: RCAⅠ洗液还能去除硅片表面的部分金属 杂质,如ⅠB族,ⅡB族,及Au,Cu,Ni,Cd,Co和Cr等 。金属杂质的去除是通过金属离子与NH3形成络合物的 形式去除。 经RCA Ⅰ洗液处理,硅片的表面粗糙度并不 会得到改善。降低洗液中NH4OH的含量可以在保证清洗 效果的同时,提高硅片的表面的光滑程度。通过超声处 理可以增强洗液对微粒的去除能力,同时,对硅片表面 粗糙度的改善也具备一定的促进作用,而这种促进作用 在洗液温度较高时更为明显。
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硅片化学清洗
? RCA Ⅱ

作用: 去除硅片表面的金属杂质,主要是碱金属离子 以及在SCⅠ清洗过程中没有去除的金属杂质离子。 洗液的配置: HCl(37%):H2O2(30%):DI Water=1:1:6~1:2:8 清洗方法: 保持溶液温度在70~85℃,硅片在溶液中浸泡10~ 20min。

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硅片化学清洗
? RCA Ⅱ作用机理

作用机理: RCAⅡ洗液并不能腐蚀氧化层以及硅,经RCAⅡ洗液 处理,会在硅片表面产生一层氢化氧化层。 RCAⅡ洗液 尽管可以有效去除硅片中的金属杂质离子,但是它并不 能使硅片的表面粗糙程度得到改善,相反地,由于电位 势的相互作用,硅片表面的粗糙程度将变得更差。 与RCAⅠ洗液中H2O2的分解由金属催化不同 ,在RCAⅡ洗液中的H2O2分解非常迅速,在80℃下,约 20min左右,H2O2就已全部分解。只有在硅片表面含有 金等其他贵重金属元素时,H2O2的存在才非常必需。

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硅片化学清洗
? DI Water (De-Ionized Water Rinse)

作用: 在常规RCA清洗过程中,在室温下,利用超 净高阻的DI Water对硅片进行冲洗是十分重要的步骤。 在常规RCA清洗过程中,在前一个步骤完成 后,进行第二个步骤前都需要用去离子水对硅片进行清 洗,一个作用是冲洗硅片表面已经脱附的杂质,另外一 个作用是冲洗掉硅片表面的残余洗液,防止对接下来的 洗液产生负面影响。

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硅片化学清洗
? 硅片的烘干 硅片清洗的最后一个步骤就是硅片的烘干。烘干的 目的主要是防止硅片再污染及在硅片表面产生印记。 仅仅在去离子水冲洗后,在空气中风干是 远远不够的。一般可以通过旋转烘干,或通过热空气或 热氮气使硅片变干。另外的方法是通过在硅片表面涂拭 易于挥发的液体,如异丙醇等,通过液体的快速挥发来 干燥硅片表面。

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硅片化学清洗
? 新型清洗技术
H2SO4/O3或H2O/O3

氧化物的生成及有机物的去除 氧化物、金属杂质及表面微粒去除; 硅片表面氢钝化

DHF/HCl或DHF

Rinse+O3/HCl/megasonic或去掉O3

清洗氧化物形成层,或清洗亲水性硅片表面

PH控制Magragoni型烘干

硅片表面烘干
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硅片化学清洗
? 新型清洗技术
臭氧化的DI Water

去除有机物及金属

HF/H2O2/H2O/表面活 化剂/Mega sonic

去除氧化物,表面微粒及金属杂质

臭氧化的DI Water + Mega sonic

去除化学杂质及有机物

DHF

去除化学作用产生的氧化层 去除化学杂质
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DI Water + Mega sonic

硅片清洗与制绒

清洗与制绒目的:
一、去除硅片表面机械损伤层; 二、清除表面油污、杂质颗粒及金属杂质; 三、形成起伏不平的绒面,增加硅对太阳光的吸收。

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硅片清洗与制绒 制绒目的与陷光原理:
制绒目的: 利用陷光原理,减少光的反射,提高短路电流(Isc),增加 PN结面积,最终提高电池的光电转换效率。 陷光原理: 当光入射到一定角度的斜面(金字塔理论角度70.5°),光会 反射到另一角度的斜面,形成二次或多次吸收,从而增加吸 收率。
绒面陷光示意

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒

单晶制绒流程:预清洗+制绒
预清洗目的: 通过预清洗去除硅片表面脏污,以及部分损伤层。
硅片 机械损伤层(5-7微米)

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 1、10%NaOH,78oC,50sec; 2、① 1000gNaOH,65-70oC(超声),3min;②1000g Na2SiO3+4L IPA(异丙醇),65oC,2min。 2NaOH+Si+H2O=Na2SiO3+2H2 SiO32-+3H2O=H4SiO4+2OH-

预清洗方法:

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 1、10%NaOH,78oC,50sec; 利用浓碱液在高温下对硅片进行快速腐蚀。损伤层存在 时,采用上述工艺,硅片腐蚀速率可达5μm/min;损伤去除 完全后,硅片腐蚀速率约为1.2μm/min。经腐蚀,硅片表面 脏污及表面颗粒脱离硅片表面进入溶液,从而完成硅片的表 面清洗。 经50sec腐蚀处理,硅片单面减薄量约3μm。采用上述配 比,不考虑损伤层影响,硅片不同晶面的腐蚀速率比为: (110): (100): (111)=25:15:1,硅片不会因各向异性产生 预出绒,从而获得理想的预清洗结果。 缺点:油污片处理困难,清洗后原片脏污残留去除困难。 23

预清洗原理:

硅片清洗与制绒
? 单晶制绒

预清洗原理: 2、① 1000gNaOH,65-70oC(超声),3min;②1000g Na2SiO3+4L IPA,65oC,2min。 ① 利用NaOH腐蚀配合超声对硅片表面颗粒进行去除; ② 通过SiO32-水解生成的H4SiO4(原硅酸),以及IPA对硅 片表面有机物进行去除。

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒

单晶制绒工艺:
NaOH,Na2SiO3,IPA(异丙醇)混合体系进行硅片制绒。 配比要求: NaOH浓度0.8wt%-2wt%; Na2SiO3浓度0.8wt%2wt%;IPA浓度5vol%-8vol%。 制绒时间:25-35min,制绒温度75-90oC。

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒

单晶绒面:

单晶绒面显微结构(左:金相显微镜;右:扫描电镜)

绒面一般要求:制绒后,硅片表面无明显色差;绒 面小而均匀。

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒

制绒原理: 简言之,即利用硅在低浓度碱液中的各向异性腐蚀, 即硅在(110)及(100)晶面的腐蚀速率远大于(111)晶面的 腐蚀速率。经一定时间腐蚀后,在(100)单晶硅片表面留 下四个由(111)面组成的金字塔,即上图所示金字塔。 根据文献报道,在较低浓度下,硅片腐蚀速率差异最 大可达V (110): V(100) : V(111) =400:200:1。 尽管NaOH(KOH),Na2SiO3,IPA(或乙醇)混合体系制 绒在工业中的应用已有近二十年,但制绒过程中各向异性 腐蚀以及绒面形成机理解释仍存争议,下面将列出部分机 理解释。
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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 1967年,Finne和Klein第一次提出了由OH-,H2O与 硅反应的各向异性反应过程的氧化还原方程式: Si+2OH-+4H2O→Si(OH)62-+2H2; 1973年,Price提出硅的不同晶面的悬挂键密度可 能在各项异性腐蚀中起主要作用; 1975年,Kendall提出湿法腐蚀过程中,(111)较 (100)面易生长钝化层; 1985年,Palik提出硅的各向异性腐蚀与各晶面的 激活能和背键结构两种因素相关,并提出SiO2(OH)22是基本的反应产物;
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各向异性腐蚀机理:

硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 1990年,Seidel提出了目前最具说服力的电化学模 型,模型认为各向异性腐蚀是由硅表面的悬挂键密度和 背键结构,能级不同而引起的; 1991年,Glembocki和Palik考虑水和作用提出了水 和模型,即各向异性腐蚀由腐蚀剂中自由水和OH-同时参 与反应; 最近,Elwenspolk等人试着用晶体生长理论来解释 单晶硅的各向异性腐蚀,即不同晶向上的结位 (kinksites)数目不同; 另一种晶体学理论则认为(111)面属于光滑表面, (100)面属于粗糙表面。

各向异性腐蚀机理:

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 Seidel电化学模型:

各向异性腐蚀机理:

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 A、金字塔从硅片缺陷处产生; B、缺陷和表面沾污造成金字塔形成; C、化学反应产生的硅水合物不易溶解,从而导致 金字塔形成; D、异丙醇和硅酸钠是产生金字塔的原因。 硅对碱的择优腐蚀是金字塔形成的本质,缺陷、沾 污、异丙醇及硅酸钠含量会影响金字塔的连续性及金字 塔大小。

绒面形成机理:

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒

绒面形成最终取决于两个因素:
腐蚀速率及各向异性 腐蚀速率快慢影响因子: 1、腐蚀液流至被腐蚀物表面的移动速率; 2、腐蚀液与被腐蚀物表面产生化学反应的反应速 率; 3、生成物从被腐蚀物表面离开的速率。

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒

具体影响因子:
NaOH浓度 溶液温度 异丙醇浓度 制绒时间 硅酸钠含量 槽体密封程度、异丙醇挥发 搅拌及鼓泡
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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 NaOH对硅片反应速率有重要影响。制绒过程 中,由于所用NaOH浓度均为低碱浓度,随NaOH浓度升高 ,硅片腐蚀速率相对上升。与此同时,随 NaOH浓度改 变,硅片腐蚀各向异性因子也发生改变,因此, NaOH 浓度对金字塔的角锥度也有重要影响。
85oC,30min, IPA vol10%

NaOH浓度对绒面形貌影响:

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒

NaOH浓度对绒面反射率影响:
0.16
Average Reflectance

0.15

0.14

0.13 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Concentration of NaOH (g/l)

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒

温度影响:
温度过高,IPA挥发加剧,晶面择优性下降, 绒面连续性降低;同时腐蚀速率过快,控制困难; 温度过低,腐蚀速率过慢,制绒周期延长; 制绒温度范围:75-90oC。

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒

IPA(异丙醇)影响:
1、降低硅片表面张力,减少气泡在硅片表面的粘附,使金 字塔更加均匀一致; 2、气泡直径、密度对绒面结构及腐蚀速率有重要影响。气 泡大小及在硅片表面的停留时间,与溶液粘度、表面张 力有关,所以需要异丙醇来调节溶液粘滞特性。

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒

IPA影响:
除改善消泡及溶液粘度外,也有报道指出 IPA将与腐蚀下的硅生成络合物而溶于溶液。

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 时间影响: 制绒包括金字塔的行核及长大过程,因此 制绒时间对绒面的形貌及硅片腐蚀量均有重要影响。

a. 1 min; b. 5 min;
a b

c. 10min; d. 30min.

c

d

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 经去除损伤层,硅片表面留下了许多浅的 准方形腐蚀坑。1分钟后,金字塔如雨后春笋,零星的 冒出了头;5分钟后,硅片表面基本被小金字塔覆盖, 少数已开始长大。我们称绒面形成初期的这种变化为金 字塔“成核”。10分钟后,密布的金字塔绒面已经形成 ,只是大小不均匀,反射率也降到了比较低的水平。随 时间延长,金字塔向外扩张兼并,体积逐渐膨胀,尺寸 趋于均匀。随制绒时间进一步延长,绒面结构均匀性反 而下降,如图e,f所示。

时间影响:

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒

时间影响:

e. 35min; f. 45min

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 硅酸钠具体含量测量是没必要的,只要判 定它的含量是否过量即可。实验用浓盐酸滴定,若滴定 一段时间后出现少量絮状物,说明硅酸钠含量适中;若 滴定开始就出现一团胶状固体且随滴定的进行变多,说 明硅酸钠过量。 相对而言,制绒过程中,硅酸钠含量具有 很宽的窗口。实验证实,初抛液硅酸钠含量不超过 30wt%,制绒液硅酸钠含量不超过15%,均能获得效果良 好的绒面。尽管如此,含量上限的确定需根据实际生产 确认。
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硅酸钠含量影响:

硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 槽体密封程度,异丙醇挥发对制绒槽内的 溶液成分及温度分布有重要影响。 制绒槽密封程度差,导致溶液挥发加剧, 溶液液位的及时恢复非常必要,否则制绒液浓度将会偏 离实际设定值。异丙醇的挥发增加化学药品消耗量增加 的同时,绒面显微结构也将因异丙醇含量改变发生相应 变化。

槽体密封程度、异丙醇挥发:

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 搅拌及鼓泡有利于提高溶液均匀度,制绒 过程中附加搅拌及鼓泡,硅片表面的气泡能得到很好的 脱附,制绒后的硅片表面显微结构表现为绒面连续,金 字塔大小均匀。 但搅拌及鼓泡会略加剧溶液的挥发,制绒 过程硅片的腐蚀速率也略为加快。

搅拌及鼓泡:

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常规晶硅电池工艺流程

清洗制绒(texture)目的
? 1、清洗表面油污及金属杂质; ? 2、去除表面损伤层; ? 3、形成表面织构化,减少光反射。 硅片 机械损 伤层( 4~10微 米)

硅表面损伤层去除

单晶硅绒面减反射示意图

单晶制绒原理:
<100>面晶体硅在碱性溶液中由于各向异性腐蚀,形成金字塔结构:
2Si ? 6OH - ? SiO 3 ? 3H 2O ? 4e

4 H ? ? 4e ? 2H 2

总反应方程式 为: Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2 H2

单晶硅槽式制绒设备

硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 中和残留在硅片表面残余碱液; 去除在硅片切割时表面引入的金属杂质。

HCl的作用:

注:盐酸具有酸和络合剂的双重作用,氯离子能与Fe3+、 Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金属离子形成可溶于 水的络合物。

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 去除硅片表面二氧化硅层; 与硅片表面硅悬挂键形成Si-H钝化键。
SiO
2

HF的作用:

? 6 HF ? H

2

?SiF 6 ? ?

2 H 2O

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 单晶制绒原理为硅的各向异性腐蚀。硅片的表面沾 污,缺陷等对绒面形成有重要影响。 影响硅片腐蚀速率及绒面显微结构的因素众多,主 要包括如下因子:NaOH浓度;溶液温度;异丙醇浓度; 制绒时间;硅酸钠含量;槽体密封程度;异丙醇挥发; 搅拌及鼓泡等。

小结:

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 单晶制绒基本要求:损伤层去除完全;绒面连续均匀; 反射率低;无色差。

效果评价及改善对策:

制绒良好图片
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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 油污片: 原因: 来料问题,硅片切割后表面 清洗工作未做好;包装过程 胶带接触硅片导致粘污。 解决方法: 与硅片厂商协商解决,条件 允许的前提下,适当选用有 机洗剂或其他能有效去油污 的清洗方法进行清洗。
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效果评价及改善对策:

硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 原因: 人为与硅片直接接触,可能 源于厂家以及前道工序,如 来料检,插片等。 解决方法: 采用硅酸钠配合IPA能适当 改善,但不能根治。根本解 决需从源头做起,包括与厂 家的合作以及自身前道工序 的控制。
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效果评价及改善对策:
指纹片:

硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 原因: 制绒时间不够,硅片制绒 温度偏低。 解决方法: 适当延长制绒时间,提高 制绒温度。 发白片:

效果评价及改善对策:

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 发亮片: 原因: 氢氧化钠过量,或者是 制绒时间过长。 解决方法: 适当降低氢氧化钠用量 或者缩短制绒时间。

效果评价及改善对策:

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 雨点片:

效果评价及改善对策:
原因: 制绒过程中IPA不足,硅 片表面气泡脱附不好。 解决方法: 提高溶液中IPA的含量, 可以从初配开始,也可以 在过程中补加完成。

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硅片清洗与制绒
? 单晶制绒 原因: 浓碱初抛后,进行制绒前 硅片表面硅酸钠未得到及 时溶解而结晶附于硅片表 面,导致制绒过程硅片表 面腐蚀产生局部差异而引 起色差。 解决方法: 对初抛后附在硅片的硅酸 钠及时溶解清洗。提高清 洗温度,增加超声等。
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效果评价及改善对策:
挂碱片:

硅片清洗与制绒
? 多晶制绒 由于多晶硅片由大小不一的多个晶粒组成,多晶面的 共同存在导致多晶制绒不能采用单晶的各向异性碱腐蚀 (Orientation Dependent Etching)方法完成。 已有研究的多晶制绒工艺: 高浓度酸制绒;机械研磨;喷砂,线切;激光刻槽; 金属催化多孔硅;等离子刻蚀等。 综合成本及最终效果,当前工业中主要使用的多晶制 绒方法为高浓度酸制绒。
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多晶制绒工艺:

硅片清洗与制绒
? 多晶制绒

多晶制绒工艺: 线上工艺:
均为HNO3,HF,DI Water 混合体系。常用的两 个溶液配比大致如下: HNO3:HF:DI Water= 3:1:2.7; HNO3:HF:DI Water= 1:2.7:2 制绒温度6-10℃,制绒时间120-300sec。 反应方程式:HNO3+Si=SiO2+NOx+H2O SiO2+6HF=H2[SiF6]+2H2O
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硅片清洗与制绒
? 多晶制绒

多晶制绒工艺:
制绒原理: HNO3:HF:DI Water= 3:1:2.7 该配比制绒液利用硅片在缺陷或损伤区更快的腐蚀速 率来形成局部凹坑。同时,低温反应气泡的吸附也是绒 面形成的关键点。 进行多晶制绒时,需提高硅片的腐蚀速率(通常通过降 低溶液配比中水的含量完成)。

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硅片清洗与制绒
? 多晶制绒

多晶制绒工艺:
制绒原理: HNO3:HF:DI Water= 1:2.7:2 该配比制绒液利用硅片的染色腐蚀。染色腐蚀是指在 电化学腐蚀过程中,硅片的反应速率受硅片基体载流子 浓度影响很大。载流子浓度差异导致硅片腐蚀速率产生 差异,从而形成腐蚀坑,完成硅片的制绒。 相比上一配比,该配比下硅片腐蚀速率非常快,对制 绒过程中温度要求进一步提高。同时,在该工艺下,硅 片表面颜色将变得较深。
62

多晶硅片制绒原理
多晶硅片在HF-HNO3溶液中,由于反应的不均匀形成大小不等 的腐蚀坑,反应如下: Si+2HNO3+6HF = H2[SiF6]+2HNO2+2H2O 3Si+4HNO3+18HF = 3H2[SiF6]+4NO+8H2O 3Si+2HNO3+18HF = 3H2[SiF6]+2NO+4H2O+3H2 5Si+6HNO3+30HF=5H2[SiF6]+2NO2+4NO+10H2O+3H2

硅片清洗与制绒
? 多晶制绒

多晶制绒工艺: 两种工艺配比下的绒面照片:

配比1

配比2
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多晶硅制绒工艺流程
刻蚀/制绒 干燥 漂洗 碱洗 漂洗 酸洗 漂洗 干燥

硅片清洗与制绒
? 多晶制绒 新型制绒工艺: Rena浮法链式制绒(解决热排放问题);缓冲液调 节制绒(控制自催化以及热量生成问题);放弃传统制 绒体系衍生的新制绒体系。

新型制绒工艺:

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在线式制绒设备——在线式制(RENA)

在线式制绒内部结构(Schmid)

硅片清洗与制绒
? 多晶制绒

槽式多晶制绒:
槽式批量制绒方式比较适合单晶,但对多晶酸制绒 却并不十分合适。采用槽式多晶酸制绒,由于反应过程 放热量很大,而酸制绒又需要一个低的制绒温度,因此 对设备的冷却系统以及溶液循环系统有很高的要求。

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硅片清洗与制绒
? 多晶制绒 设备改进方向: 1、花篮齿间距尽量大,降低单批生产硅片数量; 2、大流量,强循环酸液致冷; 3、制绒过程中酸循环。 工艺改进方向: 1、降低制绒过程热积累; 2、防止硅片表面酸雾形成。

槽式多晶制绒:

拟采取的实验方向:添加缓冲剂进行多晶制绒。
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硅片清洗与制绒
? 多晶制绒

效果评价及改善对策: 多晶制绒基本要求:绒面连续均匀;反射率低;硅
片腐蚀量适中。

良好绒面

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多晶硅绒面形貌图

硅片清洗与制绒
? 多晶制绒 中和残余酸液: H++OH-=H2O HCl+HF的作用: 进一步去除金属离子,去除硅片表面氧化层,在硅片 表面形成Si-H钝化键。

NaOH的作用:

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硅片清洗与制绒
? 多晶制绒 绒面偏小:

效果评价及改善对策:
原因: 制绒时间不够;或溶 液浓度偏稀。 改善方法: 适当延长制绒时间; 降低制绒初配时水的 比例。

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硅片清洗与制绒
? 多晶制绒 绒面偏大,绒面凹凸不显著: 原因: 腐蚀量过大;制绒过 程温度偏高。 改善方法: 适当缩短制绒时间, 观察制绒温度是否在 设定的范围内。

效果评价及改善对策:

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硅片清洗与制绒
? 多晶制绒 尽管多晶制绒可选方法很多,但综合成本及最终效 果,当前产业所用多晶制绒工艺均为HNO3,HF,DI Water 混合液体系制绒。 多晶制绒基本要求为:绒面连续均匀;反射率低; 腐蚀量适中。常见不良为绒面大小不合适,制绒后,硅 片反射率高等。 多晶制绒关键点为温度的控制以及酸液配比控制。
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小结:

制绒工序检验内容
? 减薄量 ? 反射率 ? 外观均匀性

硅片制绒前后的反射率对比

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